The investigation objective is to develop a calculation method of selecting the optimum cutting speed corresponding to the minimum tool-wear rate. The analysis of the known optimization criteria such as tribological, thermal, energy and thermodynamic ones is made. The characteristics of their optimality through the cutting velocity (friction) are identified. Particular attention is paid to the experimental thermodynamic optimization criteria reflecting the fluctuating nature of friction and wear which are developed in Don State Technical University. It is shown that the maximum values of fluctuation criteria through varying the cutting speed characterize the increased dissipation capabilities of the cutting area. The formula for calculating the optimum cutting speed under the conditions of thermal balance on the lathe knife pads is determined. The formula contains cutting mode elements, tool geometry, contact loads and the deformation characteristic of the cutting process — chip velocity factor. The proposed analytical dependence allows selecting the optimum condition using calculations without costly wear resistant experiments.
cutting modes, optimum cutting speed, optimization criteria, thermodynamics of wear process.
Проблема оптимизации функционирования системы трения и резания имеет как общие, так и специфические особенности.
Главной задачей трибологии деталей машин и механизмов является снижение износа и повышение долговечности пар трения в условиях сухого и граничного трения. В итоге увеличивается срок службы машин и сокращаются затраты на их эксплуатацию. В этой связи решаются задачи снижения потерь на трение — уменьшения его сил и коэффициентов. В данном случае критерием оптимизации служит интенсивность изнашивания при различных скоростях и давлениях.
Развитие машиностроения и металлообработки требует постоянного повышения качества выпускаемых машин. Этому, в свою очередь, способствует использование современного оборудования, технологий, инструмента и систем управления процессами резания.
На современном автоматизированном оборудовании при использовании твердосплавных инструментов уровень скоростей резания на токарных операциях может достигать 500 м/мин. В этих условиях необходимо обеспечить надежность инструментальной наладки в целом и получить заданные выходные параметры системы резания — технологические и экономические. К технологическим относятся: показатели точности обработки и качества обработанной поверхности (шероховатость, степень и глубина наклепа, величина и знак остаточных напряжений); ресурс (стойкость) инструмента. К экономическим показателям относятся производительность и себестоимость обработки.
На операциях формообразования при лезвийной обработке допускаемая скорость является главным элементом режима резания, и оптимальной считается такая скорость 
, которая обеспечивает минимальную интенсивность изнашивания и максимальную стойкость инструмента. В работах А. Д. Макарова, С. С. Силина, В. Ф. Безъязычного, А. Г. Суслова и др. показано, что при скорости резания (сечение среза постоянно) обеспечиваются:
— минимальные или минимально стабилизированные значения тангенциальной силы резания и высоты неровностей обработанной поверхности;
1. Ryzhkin, А.А. Termodinamicheskie kriterii optimizatsii protsessa iznashivaniya. [Thermodynamic optimization criteria of wear process.] Nadezhnost´ i effektivnost´ stanochnykh i instrumental´nykh sistem: sb. nauch. tr. [Reliability and efficiency of machine tool and development systems: Coll.of sci.papers.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 1993, pp. 3–16 (in Russian).
2. Ryzhkin, А.А., Shuchev, K.G., Klimov, M.M. Fizicheskie osnovy obrabotki materialov rezaniem. [Basic physics of materials machining.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 1996, 342 p. (in Russian).
3. Ryshkin, A.A., Vorovich, L.S., Gordienko, B.I. Optimization of Metal Cutting Conditions. Radom: The Institute for Terotechnology, 2000, 315 p.
4. Makarov, A.D., et al. Sposob opredeleniya optimal´noy skorosti rezaniya: a. s. 657918 SSSR . [Method of opti-mum cutting speed determination.] Invention certificate USSR, no. 657918, 1979 (in Russian).
5. Ryzhkin, А.А. Obrabotka materialov rezaniem: fizicheskie osnovy. [Materials machining: basic physics.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 1995, 291 p. (in Russian).
6. Anukhin, et al. Vybor rezhimov rezaniya trudnoobrabatyvaemykh zharoprochnykh intermetallidnykh splavov teplovizionnym metodom. [ Selection of the cutting conditions for hard-to-machine heat-proof intermetallic alloys by thermal-imaging method.] Stanki i instrument, 2015, no. 1, pp. 16–20 (in Russian).
7. Artamonov, E.V., et al. Sposob opredeleniya optimal´noy skorosti rezaniya tverdosplavnogo instrumenta: patent 2173611 Ros. Federatsiya: S2 B23 B1/00. [Method for determining optimum cutting speed of the carbide-tipped tool.] Patent RF, no. 2173611, 2001 (in Russian).
8. Silin, S.S. Metod podobiya pri rezanii metallov. [Similarity method under metal cutting.] Moscow: Mashinostroenie, 1979, 152 p. (in Russian).
9. Starkov, V.K. Dislokatsionnye predstavleniya o rezanii metallov. [Dislocation concept of metal cutting.] Moscow: Mashinostroenie, 1979, 160 p. (in Russian).
10. Silin, S.S., Baranov, A.V. Optimizatsiya operatsiy mekhanicheskoy obrabotki po energeticheskim kriteriyam. [Op-timization of machining operations on the energy criteria.] Stanki i instrument, 1999, no. 1, pp. 16–17 (in Russian).
11. Tavstyuk, А.А., Lyutov, A.G., Kourov, G.N. Primenenie udel´nykh energeticheskikh parametrov pri optimizatsii i upravlenii protsessom rezaniya. [Application of specific energy parameters during the optimization and control of the cutting process.] Stanki i instrument, 2014, no. 2, pp. 29–34 (in Russian).
12. Zakuraev, V.V., Khadeev, S.I. Otsenka usloviy optimal´nogo rezhima rezaniya po energeticheskim kharakteristikam protsessa. [Assessment of the conditions for optimum cutting mode on the energy performance of the pro-cess.] Novokuznetsk: Mezhotraslevoy NTK, 2007, 187 p. (in Russian).
13. Ryzhkin, А.А., et al. Sposob opredeleniya optimal´noy skorosti rezaniya: patent 2521943 Ros. Federatsiya: B23B1/00. [Method for determining the optimum cutting speed.] Patent RF, no. 2521943, 2014 (in Russian).
14. Ryzhkin, А.А. Teplofizicheskie protsessy pri iznashivanii instrumental´nykh rezhushchikh materialov. [Thermo-physical processes under the tool cutting materials wear]. Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 2005, 312 p. (in Russian).
15. Vinogradov, А.А. Opredelenie optimal´noy skorosti rezaniya po koeffitsientu usadki struzhki. [Determination of optimum cutting speed by the chip shrinkage factor.] Stanki i instrument, 1991, no. 7, pp. 32–33 (in Russian).
16. Bronstein, I.N. Spravochnik po matematike dlya inzhenerov i uchashchikhsya vtuzov. [Handbook on mathematics for engineers and students of the technical colleges.] Moscow: Fizmatgiz , 1962, 608 p. (in Russian).
17. Granovskiy, G.I. Obrabotka rezul´tatov eksperimental´nykh issledovaniy rezaniya metallov. [Elaboration of the experimental studies results of metal cutting.] Moscow: Mashinostroenie, 1982, 112 p. (in Russian).
